Einige Aspekte zum landeskulturellen Nutzen des Meliorationswesens [Reprint 2021 ed.] 9783112498941, 9783112498934

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ISSN 0371-327X

SITZUNGSBERICHTE DER SÄCHSISCHEN AKADEMIE D E R W I S S E N S C H A F T E N ZU L E I P Z I G Mathematisch-naturwissenschaftliche Band

117 • Heft

KLAUS

Klasse 1

DÖRTER

E I N I G E ASPEKTE ZUM L A N D E S K U L T U R E L L E N DES

NUTZEN

MELIORATIONSWESENS

Mit 10 Abbildungen und 11 Tabellen

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN 1984

Vorgetragen in der Sitzung am 5. März 1982 Manuskript eingereicht am 15. April 1982 Druckfertig erklärt am 28. März 1984

Erschienen im Akademie-Verlag, DDR -1086 Berlin, Leipziger Straße 3—4 ©Akademie-Verlag Berlin 1984 Lizenznummer: 202 • 100/081/84 P 5/84 Printed in the German Democratic Republic Gesamtherstellung: VEB Druckhaus „Maxim Gorki", 7400 Altenburg LSV 4045 Bestellnummer: 763322 7 (2027/117/1) 00800

Im Industrieballunjfsgebiet des Bezirkes Halle, unweit der großen Chemiegiganten von Leuna und Buna, findet sich in Bad Dürrenberg eine Oase besonderer Art zur Rekreation nicht nur der hier lebenden und tätigen Menschen. Von nah und fern kommen jährlich etwa 400000 Besucher dorthin, um ein technisches Meisterwerk des 18. Jahrhunderts, die 850 m langen Gradierwerke (Abb. 1) in dem 10 ha großen Kurpark mit seinen Blumenanlagen, weiten Rasenflächen und seltenen Gehölzen zu bewundern und zu nutzen (MAGEB, 1981). Bietet sich doch das harmonische Zusammenspiel von Luft, Wasser und Mineral durch die über das Schwarzdorn-Strauchwerk des auch für zukünftige Generationen unbedingt erhaltenswerten Gradierwerkes herabträufelnde Sole in vortrefflicher Weise als Prophylaxe für die im Territorium durch Luftverschmutzung strapazierten Atmungsorgane der Menschen an. Die Hauptsolquelle in 223 m Tiefe, vom Kurfürstlich Sächsischen Bergrat und Salinendirektor Johann Gottfried Borlach 1763 erschlossen, diente bis 1963 zugleich der Saline zur Produktion von Siedesalz. Unmittelbar neben den Parkanlagen aber zeigt sich dem in das Auengelände der Saale hinunterblickenden Besucher ein anderes Bild. Dem Lebendigen feindlich bewegt sich das von Abwässern und Salzen überlastete Wasser des Flusses träge dahin. Es ist ein disharmonisches, anthropogen verursachtes Zusammenspiel von flüssigen, festen und gasförmigen Stoffen als Gegenbild zu den obengenannten heilsamen Prozessen sowie von unbefriedigendem Einfluß auf die umgebende Landschaft mit ihren Bewohnern. Sogleich drängt sich dem aufmerksamen Betrachter der Gedanke auf, wie solchen gravierenden landeskulturellen Problemen, wozu das angeführte Beispiel der Saale nur als eines von vielen angesehen werden muß, entgegenzutreten sei. Gibt es doch hierzu viele mahnende Hinweise, die nicht zuletzt in den straff zusammengefaßten Ausführungen der Direktive des X. Parteitages der SED zur Wasserwirtschaft und zum Umweltschutz unseres Landes ihren Ausdruck finden. Wörtlich heißt es dort: „Planmäßig sind die Maßnahmen zur Reinhaltung der Gewässer, für die Nutzung und den Schutz des Bodens, die Reinhaltung der Luft, die Minderung des Lärms sowie die Beseitigung und Verwendung von Siedlungsmüll und industriellen Abprodukten fortzuführen. Die 1*

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Umweltbedingungen sind insbesondere in den Arbeiterzentren und Ballungsgebieten zu verbessern" (Direktive, 1981). Dieser Aufforderung nachkommend, wird in der weiteren Folge der Versuch unternommen, in Verbindung mit dem erwähnten Beispiel aber auch in anderen Zusammenhängen darzustellen, wie gerade die des öfteren als umweltbelastender Volkswirtschaftszweig kritisch betrachtete sozialistische Landwirtschaft der DDR und insbesondere das ihr als einer der wesentlichen Intensivierungsfaktoren eingegliederte Meliorationswesen zur Unterstützung der Lösung landeskultureller Probleme von Nutzen sein können. Dabei ist zunächst von den folgenden grundsätzlichen Tatsachen auszugehen. Wenn N E E F (1977) die Landeskultur als „den Teil der gesellschaftlichen Kulturleistungen" bezeichnet, „der die Nutzung der Reichtümer eines Landes zur Befriedigung der menschlichen Bedürfnisse zum Ziel h a t , " dann ist ohne Zweifel die Aufgabenstellung der Landwirtschaft, die Bevölkerung mit Nahrungsgütern zu versorgen und für die Industrie Rohstoffe bereitzustellen, eine landeskulturelle Leistung ersten Ranges. Dabei sind dem begrenzten landwirtschaftlichen Bodenfonds von etwa 6,3 Mio ha entsprechend 58% der 10,8 Mio ha umfassenden Wirtschaftsfläche der DDR beachtliche Pflanzenerträge und Leistungen der Tierproduktion abzuringen. Diese Aufgaben müssen mit weiter zunehmend intensiveren Bewirtschaftungsmaßnahmen bei sinkendem Aufwand je Erzeugniseinheit sowie abnehmender Zahl der Beschäftigten in den Pflanzen- und Tierproduktionsbetrieben und ihren Kooperationspartnern, den Agrochemischen Zentren, den Kreisbetrieben für Landtechnik und den Meliorationsbautrieben, gelöst werden. Wie bekannt, stehen hierbei nur 0,37 ha landwirtschaftliche Nutzfläche (LN) pro Kopf der Bevölkerung zur Verfügung, d. h. von 100 ha Bodenfläche müssen 268 Einwohner ernährt werden. Die Landwirtschaft nutzt zur Realisierung ihres Vorhabens verschiedene Intensivierungswege, zu denen insbesondere der Einsatz chemischer Stoffe, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel (PSM) und Mittel zur Steuerung biologischer Prozesse (MBP) sowie eine hochspezialisierte Technik zu zählen sind. Aber auch das aus der Kulturtechnik mit ihren vornehmlich ingenieurtechnischen Maßnahmen des landwirtschaftlichen Wasserbaues hervorgegangene Meliorationswesen bietet der Pflanzenproduktion bedeutsame Intensivierungsmöglichkeiten an. Als grundlegende einmalige Verbesserungen land- und forstwirtschaftlich genutzter Standorte mit anhaltender Wirkung unterscheiden sich Meliorationsmaßnahmen grundsätzlich von allen Maßnahmen des Acker- und Pflanzenbaues, da sich letztere zumeist jährlich wiederholen und nur zeitlich begrenzte Auswirkungen mit sich bringen. In Verbindung mit dieser Langzeitwirkung werden die natürlichen Ressourcen Boden und Wasser Vorgängen ausgesetzt, die auch aus landeskultureller Sicht beurteilt werden müssen, damit sie nicht in der Landschaft schädigende Nebenwirkungen auslösen. Anderer-

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seits kann sich das Meliorationswesen aber auch zu einem besonders geeigneten Bereich landwirtschaftlichen Wirkens bei der Lösung landeskultureller Aufgaben in Verbindung mit einer schützenden Nutzung der natürlichen Ressourcen Boden und Wasser entwickeln, da hier vielseitige Beziehungen zur Landeskultur und zum Umweltschutz bestehen (Döbtek, 1977). Abbildung 2 zeigt die Fülle dieser Beziehungen, wobei auch die engen Verflechtungen mit einem weiteren hier hinzutretenden Funktionskreis, der Wasserwirtschaft, deutlich werden. Eine Reihe von Meliorationen können geradezu als spezielle landwirtschaftliche Komponenten landeskultureller Maßnahmen angesehen werden, sofern sie mit entsprechender Rücksichtnahme auf ökologische Gesichtspunkte des Landschaftshaushaltes eingesetzt werden. Zu nennen ist z. B . der Schutz gegen Deflation und fluviatile Erosion des Bodens — ein zur Zeit höchstaktuelles Problem. Der Bodenabtrag durch Wasser- und Winderosion ist sowohl im Weltmaßstab als auch in der D D R eine der Ursachen einer möglichen Abnahme der Bodenfruchtbarkeit auf landwirtschaftlich genutzten Standorten. Deflationen, deren Anzeichnen u. a. zugewehte Gräben und Aufwehungen an Ackergrenzen sind, führen zur Ausdünnung des humusreichen A-Horizontes und damit zur Verarmung des Oberbodens an Nährstoffen. Ein großes Ausmaß nimmt der in vielen Gebieten als einzige Art der Bodenerosion auftretende Bodenabtrag durch abfließende Regen- und Schmelzwässer ein. Um geeignete Meliorationsmaßnahmen vornehmen zu können, ist neben einer gründlichen Standortanalyse die Form der Bodenabschwemmung zu beachten, wobei die schleichende Flächenerosion, die deutlichere Rillen- oder Rinnenerosion und schließlich auch die besonders gravierende Grabenerosion mit der erodierenden Wirkung der sich durch das Wasser bis zu mehreren Metern Tiefe bildenden Gräben zu unterscheiden sind. Die Bodenerosion wird gefördert durch ungünstige Bodenstruktur, unsachgemäße Bodenbearbeitung, einseitiges Beanspruchen des Bodens durch Monokulturen, ungenügende Humusversorgung, Eingriffe in den Wasserhaushalt durch Abholzungen, Senkung des Grundwasserspiegels, schließlich durch die Beseitigung natürlichen Windschutzes in der offenen Landschaft und nicht zuletzt auch durch überdimensionierte Schlaggrößen. Der Anteil wassererosionsgefährdeter Flächen in der DDR beträgt etwa 3 0 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche, wobei das Mecklenburger Hügelland sowie das Lößhügelland und die Vorgebirgs- und Gebirgsstandorte im Süden besonders erosionsgefährdet sind. Die ökonomische Bedeutung der Bodenerosion findet z. B . ihren Ausdruck in den Ertragsminderungen durch Bodenabtrag in Hanglagen, die nach Untersuchungen von F l e g e l (1962) bis zu 6 0 % ( 0 37%) betragen können. Eine wirkungsvolle Bekämpfung der Bodenerosion erfordert neben vielseitigen acker- und pflanzenbaulichen Maßnahmen in Fällen stärkerer Erosionsgefährdung Meliorationsmaßnahmen, wie die Regelung der Wasserver-

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hältnisse, die Verbauung von Erosionsrinnen, Schutzanpflanzungen und e v t l auch Terrassierungen, welche wir im Thüringer Wald schon von jeher kennen (Abb. 3). Eine bedeutsame Unterstützung des Erosionsschutzes ergibt sich durch ein dem Territorium angepaßtes Acker-Grasland-Verhältnis und in Verbindung damit durch eine Graslandwirtschaft mit der Vermeidung von Trittschäden der weidenden Tiere. Ein Versuch, die Disposition verschiedener Standorte zur Bodenerosion in Abhängigkeit vom Bodensubstrat, von der Hangneigung und von der Bewirtschaftungsart darzustellen, ist aus Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1 Disposition verschiedener Standorte zur Bodenerosion in Abhängigkeit von Boden, Hangneigung und Bewirtschaftungsart (nach KUGLER, 1969) Hangneigung (Grad) 0 - •3°

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anlehmiger Sand; lehmiger Sand, stark lehmiger Sand, staub- und grobschluffreiche Lehme, Löß und Lößderivate Lehm, toniger Lehm, Ton Grob- und Mittelsande ohne schluffige und tonige Beimengungen, Ton, Skelettböden starke Disposition mäßige Disposition schwache Disposition

Als eine Melioration mit vielschichtigen Potenzen für einen landeskulturellen Nutzen muß auch die Flurgestaltung bzw. Hurneugestaltung mit den dazugehörigen Flurmeliorationen angesehen werden. Dieses besonders für die Verbesserung der technologischen Eignung der landwirtschaftlichen Nutzflächen von der Landwirtschaft bevorzugte Verfahren der Agrarraumgestaltung ist zwar vordergründig eine Melioration, sollte aber in jedem Fall zugleich auch als ein der Landwirtschaft adäquater Teil der Landschaftsgestaltung und damit als eine landeskulturelle Maßnahme verstanden werden. Nicht selten wurde bisher die Flui\fast ausschließlich mit dem Blick auf eine durchaus notwendige

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Produktionswirksamkeit geordnet und melioriert, ohne in dialektischer Einheit hierzu ein landeskulturelles Gestalten der Landschaft bis zu den derzeitig erfreulich wieder auflebenden Initiativen zum Flurholzanbau einzubeziehen. Darf doch nicht übersehen werden, daß unsere Kulturlandschaft ohne eine entsprechende Wirksamkeit der Landwirtschaft in enger Partnerschaft mit der Forstwirtschaft nicht zu erhalten ist. Aus der Sicht des Meliorationswesens sollen durch eine komplexe Flurgestaltung großflächige landwirtschaftliche Bewirtschaftungseinheiten geschaffen werden, deren Gestaltung und deren Bodenverhältnisse möglichst einheitlich sind und die von natürlichen und anthropogenen Hindernissen soweit bereinigt sind, daß geeignete Maschinensysteme mit hoher Flächenleistung, Agrarflugzeuge zur Düngung und PSM-Applikation sowie gegebenenfalls rollende und fahrende Beregnungsaggregate effektiv eingesetzt werden können. Es werden ferner standortgemäße Rotationsbereiche im Rahmen der Fruchtfolgegestaltung und ein hierzu angepaßtes Verkehrswegenetz angestrebt. In Gebirgsund Vorgebirgslagen sowie im Hügelland spielen hierbei die Fragen der Hangneigung und der Erosionsproblematik eine bedeutsame, schlagspezifische Rolle. Aus der Sicht der Landeskultur sind bei diesen auf betriebsbezogene Notwendigkeiten orientierten Eingriffen der komplexen Flurgestaltung in das Landschaftsgefüge auch mögliche Auswirkungen auf den gesamten Landschaftshaushalt zu erwarten. Daher sind zwei grundsätzliche Zusammenhänge zu berücksichtigen : Die Flurgestaltung hat entsprechend den standortspezifischen Gegebenheiten auf der Basis einer gründlichen Analyse und wissenschaftlichen Beurteilung des Landschaftsgefüges mit seinen ökologischen Zusammenhängen zu erfolgen und steht dabei zumeist in Abhängigkeit von einer bilateralen bis multilateralen Mehrfachnutzung der Landschaft mit neutralen, korrespondierenden oder konkurrierenden Funktionskreisen. In Verbindung mit unseren Untersuchungen auf natürlichen Standorteinheiten (NStE) V 2 bis V 5 der Gesteins- und Verwitterungsböden in Mittelgebirgs- und Vorgebirgslagen des Harzes, des Thüringer Waldes und auf Lö 1bis Lö 2-Standorten des Kreises Querfurt liegen hierzu eine Reihe von Erkenntnissen vor, die sowohl der standortgerechten Produktionswirksamkeit der Landwirtschaftsbetriebe als auch einer stärkeren Berücksichtigung landeskultureller Aspekte förderlich sein dürften ( P R E T Z S C H E L , R U D O L F , A L T E R M A N N u n d MATJTSCHKE, 1 9 7 7 ; D Ö R T E R , 1 9 7 8 u n d 1 9 8 2 ; P R E T Z S C H E L , B Ö H M E , D Ö R T E R ,

und R O B E , 1982). Ein Schwerpunkt bei der Flurgestaltung — der im übrigen so manchen Meinungsstreit im letzten Jahrzehnt ausgelöst hat — ist die Größe und Form der Ackerschläge, die wir heute als Geländeschläge bezeichnen. Wie die Ergebnisse der angeführten Untersuchungen belegen, sind Geländeschläge mit ALTERMANN

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Größen von 50 bis 120 ha zu empfehlen, die möglichst von als Bewirtschaftungshindernisse auftretenden Flurelementen frei sein sollen. Eine weitere Vergrößerung bringt keine wesentlichen technologischen Vorteile. In Gebirgslagen sind in vielen Fällen bedeutend niedrigere Schlaggrößen in Kauf zu nehmen. Bei übertrieben großen Geländeschlägen besteht die Gefahr, daß die Bodenfruchtbarkeit u. a. infolge stärkerer Bodenverdichtungen durch temporäre Feldwege auf den Ackerflächen sowie durch die schon genannte bedrohliche Zunahme von Wasser- und Winderosionen beeinträchtigt wird. Einfache geometrische Schlagformen mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von 2 bis 4: 1 und zumindest 2 parallelen Seiten sind allgemein am zweckmäßigsten, wobei jedoch besonders in Gebirgslagen auch polygone Formen akzeptiert werden müssen. Eine verkehrsmäßig gute Erschließung ist in vielen Fällen bereits mit einem Anteil landwirtschaftlicher Straßen- und Wirtschaftswege von nicht mehr als 1% der LN gegeben. Ein Überblick über einige der erzielten Ergebnisse in Verbindung mit einer inzwischen wirksam gewordenen, den territorialen Gegebenheiten angemessenen Vergrößerung der Geländeschläge in einigen Gebirgs- und Vorgebirgslagen sowie im Flachland der DDR ist aus den Tabellen 2 und 3 zu entnehmen. Die Abbildungen 4 und 5 zeigen die Veränderung eines Flurabschnittes sowie die dadurch mögliche günstigere Gestaltung von Acker- und Grünlandflächen in der LPG Hayn. Für die Pflanzenproduktionsbetriebe ergeben sich durch Vergrößerungen der Geländeschläge im Rahmen der oben empfohlenen Größenordnungen eine Reihe nicht unerheblicher ökonomischer Vorteile, zu denen u. a. zu zählen sind: — eine Senkung unproduktiver Zeiten beim Einsatz der Technik sowie eine Einsparung von Maschinenwendungen und -Umsetzungen, — eine Verringerung von ertragsgemindertem Vorgewende und — eine Steigerung der Produktion durch Flächengewinn, z. B . auf Grund der Kultivierung funktionsloser Wirtschaftswege oder Ödlandflächen. Schon durch die relativ geringen Veränderungen der Geländeschläge, die sich durch eine Flurneugestaltung in der im Flachland liegenden LPG Rothenschirmbach der Agrar-Industrie-Vereinigung Pflanzenproduktion Querfurt ergeben haben, können deutliche Vorteilswirkungen, verbunden mit einem finanziellen Nutzen, nachgewiesen werden (Tab. 4). Entsprechend der landeskulturellen Bedeutung der Flurgestaltung als Bestandteil der Landschaftsgestaltung kann weiterhin auf Vorteilswirkungen verwiesen werden, die zwar nicht immer mit einem finanziellen Nutzen zu belegen sind, jedoch nicht weniger bedeutsam für die Arbeits- und Lebensbedin-

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Klaus Dörteb

Abkürzungen von Bodenformen und -typen nach TGL 24300/07 und /08 Abb. 8. Beispiel einer Aufnahme von Bodenformen und Bodentypen als Grundlage der Flurneugestaltung in der LPG Hayn (Harz)

rückzuführen. Zwar sind zur Reinhaltung derartig hochbelasteter Fließgewässer in der D D R bereits verschiedene kostspielige und zum Teil auch noch recht energieaufwendige Bemühungen im Gange, jedoch ist bisher nicht überall eine ausreichende Vorbehandlung der Abwässer vor ihrer Einleitung in die Vorfluter möglich. So läßt dieser Zustand eine Mehrfachnutzung derartiger Fließgewässer selbst als Brauchwasser nur mit Einschränkungen zu. Auch die Landwirtschaft ist davon betroffen, da sie zur Bewässerung insbesondere auf Oberflächenwässer angewiesen ist. Die Landwirtschaftsbetriebe werden in diesem Zusammenhang herausgefordert, sich f ü r einen beachtlichen landeskulturellen Beitrag mit Hilfe des Meliorationswesens zu engagieren, der zwar nicht neu ist, jedoch als zunehmend aktuell angesehen werden kann. Gemeint ist die direkte Übernahme kommunaler und industrieller Abwässer, um dadurch einerseits eine gewisse E n t lastung der großen Vorfluter zu erreichen und andererseits diese flüssigen Abprodukte einer natürlichen biologischen Reinigung durch den Boden und einer gleichzeitigen Nutzung zur anfeuchtenden und düngenden Bewässerung der Kulturpflanzen mit dem Ziel entsprechender Ertragssteigerungen zuzuführen. F ü r die Pflanzenproduktionsbetriebe ist auf Standorten, die aus der Sicht der Bodenverhältnisse eine Verwertung derartiger flüssiger Sekundärrohstoffe zu-

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Unterbodenlockerung BF

Tieflockerung und Tief kalkung

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klein-oder

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sis+inox Entwässerungsmaßnahmen

Geländeschlaggrenze 4.5 ¡2.9 usw. = Geländeschlag-nr.

Abb. 9. Beispiel einer Geländegestaltung mit Empfehlungen zur Plurmelioration in der LPG Hayn (Harz) unter Berücksichtigung der Bodenaufnahme nach Abbildung 8 sowie der Hangneigung und der Anbaueignung. Die zweite Zeichenerklärung von oben muß richtig kariert dargestellt werden

lassen, ein solches Angebot nicht uninteressant, da sie in ihrer Entwicklung zu spezialisierten, mit anderen Betrieben kooperierenden Produktionseinrichtungen einen mehr oder weniger geschlossenen Stoffkreislauf, wie er die für uns schon legendären früheren einzelbäuerlichen Betriebe charakterisierte, nicht mehr kennen. Sie sind vielmehr auf der Grundlage industriemäßiger Produktionsmethoden für eine ökonomisch vertretbare, möglichst energieextensive Bereitstellung von Düngestoffen, darunter von organischen Substanzen und damit verbunden insbesondere von Stickstoff sowohl aus Tierproduktionsbetrieben als auch aus anderen Funktionskreisen der Volkswirtschaft, aufgeschlossen. Die LPG Burgwerben praktiziert mit den Abwässern der Stadt Weißenfels ein solches Beispiel zur Entlastung der Saale, auf das bereits an 2«

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anderer Stelle eingegangen worden ist (DÖRTER, 1982). Obwohl solche direkt übernommenen Abwässer nicht mehr dem willkürlichen Vermischen im Vorfluter in unüberschaubarer Weise ausgesetzt sind, ist eine genaue und laufende analytische Überwachung nicht nur bei den besonders heterogenen Industrieabwässern, sondern u. a. wegen der höchst aktuellen Schwermetallproblematik auch bei den kommunalen flüssigen Abprodukten zu fordern. Der Fachbereichstandard TGL 6466/01 „Güteanforderungen an Bewässerungswasser" (1977) ist hierfür in der DDR eine erste, jedoch noch weiter zu verbessernde Grundlage. — Die Verwendung kommunaler Abwässer in der Landwirtschaft hat sich mit der Einführung der Kanalisation, insbesondere der Schwemmkanalisation, ergeben. Während Viktor Hugo in der Mitte des vorigen Jahrhunderts in seinem Roman ,,Les miserables" mit viel Emotion und beißendem Hohn von den ins Wasser geworfenen Millionenwerten an menschlichen Dungstoffen in den „Eingeweiden von Paris — den Kloaken" spricht, waren die nüchtern und ökonomisch denkenden Engländer längst dabei, mit Rieselverfahren städtische Abwässer landwirtschaftlich zu verwerten, wie seit 1700 von der Stadt Edinburgh und seit Anfang des 19. Jahrhunderts von den Städten Ashburton und Devon überliefert ist. Im früheren Deutschland läßt sich der systematische Abwassereinsatz in der Landwirtschaft seit den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts zunächst besonders in Form der sogenannten Rieselfelder im Umkreis zahlreicher Städte nachweisen. Der Abwasserverband Delitzsch, eng verknüpft mit dem Namen seines bereits legendären Gründers, Wasserverbandsdirektor Stein, wurde dagegen zu einem klassischen Beispiel eines nur auf die Belange der landwirtschaftlichen Verwertung abgestimmten Einsatzes von Abwässern in Form der weiträumigen Bodenbehandlung der Abwässer der Stadt Leipzig. Dort wurden ärmste Sandböden mit Kiefernbeständen und Roggenfeldern durch die dem Boden und der Kulturpflanze angemessenen Wasser- und Düngestoffmengen einschließlich der Förderung bodenhumusbildender Prozesse allen nur möglichen Kulturpflanzen bis zur Zuckerrübe und — hygienisch nicht unbedenklich — bis zum Gemüsebau mit Erträgen, die denen guter Schwarzerdeböden nicht nachstanden, erschlossen. In der D D R fallen zur Zeit etwa 1,0 Mrd. m 3 /a kommunale Abwässer an. Davon werden nur etwa 140 Mio m 3 /a mechanisch vorgereinigter Abwässer auf landwirtschaftlichen Nutzflächen, darunter etwa 40000 ha als weiträumige Abwasserbodenbehandlung, biologisch gereinigt und verwertet. Da somit zur Zeit nur etwa 14% der anfallenden kommunalen Abwässer von der Landwirtschaft übernommen werden und mit einem weiteren laufenden Anstieg des Anfalles derartiger Wässer bis zum Jahre 2000 zu rechnen ist, wird von der Landwirtschaft erwartet, in bedeutend höherem Maße dieses kosten- und

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energiesparende Wasser- und Düngestoffpotential zu nutzen. Allein 1 kg Rein-Stickstoff im Wasser ermöglicht nach F I E D L E R (1973) die Produktion von etwa 125 kg Biomasse. Die Verwertung durch die Pflanzen und die Reinigungsleistung durch den Boden wirken der Eutrophierung der Gewässer mit Stickstoff und Phosphor entgegen. Die Bodenreinigung stellt bekanntlich alle künstlichen biologischen Verfahren in Kläranlagen in den Schatten (Tab. 6). Tabelle 6 Gegenüberstellung der Reinigungsleistung von Abwasserbehandlungsverfahren bei kommunalem Abwasser (nach KRÄMER U. a., 1980) Inhaltsstoff

Reinigungsleistung (%) künstlichbiologisches Verfahren

Abwasserbodenbehandlung

N

24---28

90

P

20--25

100

K BSBS

4 70--95

90 100

Es darf jedoch nicht übersehen werden, daß die Landwirtschaft in Verbindung mit dieser landeskulturellen Aktivität auch eine Reihe von Problemen zu bewältigen hat. Hierzu gehört eine konsequente Realisierung der Hygienevorschriften und der vorgegebenen Karenzzeiten. In zunehmendem Maße treten in den kommunalen Abwässern Stoffe auf, die wie Detergenzien und Schwermetalle einer besonderen Beachtung wegen schädlicher Nebenwirkungen auf Boden, Pflanze, Tier und Mensch bedürfen. Die Betriebs- und Anbaustruktur sind entsprechend zu gestalten. Die Landwirtschaftsbetriebe werden mit der Lösung der Frage der ganzjährigen Abnahme des Abwassers und der Schaffung von Entlastungsflächen konfrontiert. Mit zunehmend schwereren Böden und Niederschlägen ist die einzusetzende Abwassermenge zunehmend niedriger zu bemessen. Der schwankende Gehalt an Inhaltsstoffen erschwert eine genaue Bilanzierung der Düngung entsprechend den in der DDR praktizierten schlagbezogenen EDV-Düngungsempfehlungen. Die Mehrfachnutzung eines Territoriums und die Länge der Abwasserzuleitung aus kanalisierten Wohngebieten können als begrenzende Faktoren auftreten. — Wie aber steht es mit der Komponente „Industrieabwasser"? Der Einsatz von industriellen und gewerblichen Abwässern in der Landwirtschaft ist nicht neu und beschäftigt Wissenschaft und Praxis seit der Jahrhundertwende bzw. seit dem zunehmenden Aufkommen einer industriellen Produktion (STKECKEK,

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1906). Dabei werden die ökonomischen Vorteile einer düngenden Bewässerung mit den an Pflanzennährstoffen reichen Abwässern von Zuckerfabriken, Stärkefabriken, Brauereien, Mälzereien, Molkereien, Schlachthöfen sowie Hanf- und Flachsrösten in Verbindung mit zum Teil notwendigen Verdünnungen sowie Zusätzen von Chemikalien hervorgehoben (Tab. 7). Eine weitgehende Unbrauchbarkeit von Abwässern der Berg- und Hüttenwerke, Salinen, Kaliwerke, Drahtziehereien, Beizereien, Verzinkereien, Gerbereien, Bleichereien, Zellstoff- und Papierfabriken wird betont. Jedoch hatte der Einsatz der Abwässer zunächst mengenmäßig und territorial nur eine begrenzte Bedeutung, wobei die Frage der Reinhaltung der noch verhältnismäßig sauberen Oberflächengewässer vollständig in den Hintergrund trat. Tabelle 7 Nährstoffgehalte industrieller und gewerblicher Abwässer im Vergleich zu kommunalen Abwässern (mg/1) (modifiziert nach SCHWARZ, 1 9 7 0 )

Stärkefabriken Zuckerfabriken Brennereien Brauereien Molkereien Schlachthäuser Kommunale Abwässer

N

P A

K20

330 26 36 50 60 550

190 15 17 40 40 100

900 79 37 110 70 140

60

20

40

Nach THEODOR (1978) werden die Gewässer der D D R mit 5 , 3 Mrd. m 3 /a industrieller und häuslicher Abwässer belastet, während R Ö S S N E R den Anfall von Industrieabwässern ohne die für die Landwirtschaft bedeutungslosen Abwässer der Metallurgie bereits 1971 auf 4,1 Mrd. m 8 /a und F E L G N E R 1974 auf 3 5 , 5 Mrd. m /a schätzten ( B Ö R N E R T , 1974). Nach K R Ü G E R (1972) enthielten die Flüsse der DDR zu dieser Zeit etwa 300 Mill. m 3 /a für die Bodenbehandlung geeignete Abwässer. Eine systematische Klassifikation ist jedoch nicht vorh a n d e n (DÖRTER, 1981). S I E R P (1967) hat sich lediglich um eine Gruppeneinteilung der von den einzelnen Industrie- und Gewerbebetrieben anfallenden Abwässer unter Berücksichtigung der Verwendbarkeit in der Landwirtschaft wie folgt bemüht:

1. Vorwiegend organisch verschmutzte Abwässer (z. B. Zucker- und Stärkefabriken, Molkereien, Brauereien, Nahrungs- und Genußmittelindustrie). Sie sind in der Regel für eine landwirtschaftliche Verwertung geeignet.

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2. Sowohl organisch als auch anorganisch verschmutzte Abwässer (z. B. Kokereien, Textilbetriebe, Papier- und Lederindustrie). Sie sind unterschiedlich zu bewerten. Zum Teil ergeben sich wegen hygienischer Mängel entsprechende Vorbehalte. 3. Vorwiegend anorganisch verschmutzte Abwässer (z. B. metallverarbeitende Betriebe und chemische Industrie). Zahlreiche Abwässer dieser Gruppe sind wegen ihrer geringen Düngewirkung sowie pflanzenschädigenden bzw. toxischen Stoffen für die landwirtschaftliche Verwertung ungeeignet.

Abb. 10. Wege zur Behandlung industrieller Abwässer (nach BUSCH, 1977)

Nach K R A U S E (1980) kommen zur Zeit von insgesamt 216Mill. m 3 /a Abwässern in der DDR, die durch die Bewässerung produktionswirksam und zugleich durch den Boden gereinigt werden, nur 9% aus der Industrie, während der Anteil der Industrie am Gesamtabwasserauf kommen etwa 35% beträgt. Abbildung 10 zeigt Behandlungsmöglichkeiten von Industrieabwässern, von denen die Abwasserlandbehandlung nur als eine Komponente verstanden werden muß. Die bisherige geringe Nutzung von Industrieabwässern durch die Landwirtschaft hat schwerwiegende Gründe. I m Gegensatz zu den kommunalen

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Abwässern gibt es bekanntlich sehr verschiedenartige Abwässer, die von den einzelnen Industrie- und Gewerbebetrieben als mehr oder weniger gereinigte Rohabwässer und als gemischte Abwässer — u. a. auch in beträchtlichem Maße mit kommunalen Abwässern — abgestoßen werden. Der zeitliche, örtliche und mengenmäßige Anfall der Industrieabwasser-Inhaltsstoffe und deren Konzentration sowie das Auftreten zahlreicher in ihrer Wirkung für Boden, Pflanze, Tier und Mensch bekannter oder unbekannter Schadstoffe sind als besonders problematisch anzusehen. Aber auch die technisch-technologischen Probleme der Deponie, Überleitung und Betriebsorganisation einschließlich der Frage der ganzjährigen Abnahme derartiger reiner oder mit Oberflächenwässern verschnittener flüssiger Abprodukte sind nicht zu übersehen. Die genannten Problemkreise bedürfen noch umfangreicher Ermittlungen und einer ausgedehnten Forschungsarbeit, ehe der Landwirtschaft als verantwortlichem Volkswirtschaftszweig für eine möglichst gesunde Ernährung der Bevölkerung dieser landeskulturelle Beitrag im Rahmen der Bewässerung zugemutet werden kann. Bemühungen sowohl der Industrie als auch der Landwirtschaft, in speziellen Fällen Möglichkeiten einer landwirtschaftlichen Verwertung zu finden, sind schon lange bekannt. Beachtliche Anstrengungen der Forschung zur Erschließung von Verwertungsgebieten für die bei der Zellstoffherstellung allseits in großen Mengen anfallenden Sulfidablaugen haben z. B. MELMS und SCHWENZON (1967) in ausführlicher Weise sowie H A Y E K (1979) dargestellt, ohne allerdings bisher für die Landwirtschaft schon eine ökonomisch vertretbare Nutzung anbieten zu können. Neuere Untersuchungen zur Verwertung von Abwässern der Braunkohlenveredelung sowie von stickstoffhaltigen Prozeßabwässern der Kalkammonsalpeter- und der Harnstoffproduktion zeigen ähnliche Bemühungen, um diese zur Zeit noch wenig genutzte Düngerreserve zu mobilisieren ( M Ü L L E R , 1978; K R A U S E , L E I S T E R , D Ö R T E R , 1 9 7 9 ; CHERIF, K R A U S E , L E I S T E R , 1 9 8 1 ; SCHULZ, MÜLLER, KRAMER, 1 9 8 1 a u n d b ) .

Bei dem hierzu in den Jahren 1978 bis 1980 als ein erster Test von uns durchgeführten Gefäß- und Feldversuch wurden N-haltige Industrieabwässer der Harnstoffproduktion einer Eignungsprüfung unterzogen, wobei behandelte und unbehandelte Prozeßabwässer mit 0,01% Reinstickstoff sowie ein als „Havarieabwasser" bezeichnetes Abprodukt mit etwa 2% Reinstickstoff einschließlich Verschnittvarianten mit Klarwasser zur Anwendung kamen (Tab. 8). Als Versuchspflanzen dienten Welsches Weidelgras (Lolium multiflorum), Ausdauerndes Weidelgras (Itolium perenne), Knaulgras (Dactylis glomerata), Wiesenlieschgras (Phleum pratense) und Rotklee (Trifolium pratense). Im Gefäßversuch wurde ein Sand- und ein Lehmboden verwendet. Abwässer mit geringerem Stickstoffgehalt sollten für die Verwendbarkeit als Bewässerungswasser in der

Einige Aspekte zum landeskulturellen Nutzen des Meliorationswesens

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Beregnung, die höher konzentrierten Abwässer als Flüssigdünger zur Einspeisung in eine Klarwasserberegnungsanlage geprüft werden. Die Tabellen S bis 11 zeigen auszugsweise einige der ermittelten Phänomene.

Tabelle 8 Varianten des Gefäßversuches der Jahre 1979 und 1980 und relative Trockenmasseerträge von Welschem Weidelgras VaBewässerungswasser*) riante

1 2 3 4 5 6 7

AbN-Gabe relative Trockenmasseerträge wasserSandboden Lehmboden zusatz mm kg/ha 1979 1980 1979 1980

Klarwasser und Mineraldünger Biologisch nitrifiziertes 200 Abwasser Prozeßabwasser 200 Havarieabwasser 200 Havarieabwasser 53 Havarieabwasser, 53 neutralisiert mit H 2 S0 4 Havarieabwasser 60

100,0

100,0

100,0

100,0

274**)

81,3

88,2

71,4

92,3

242**) 400 400 400

84,8 98,1 97,3 101,7

89,5 90,4 96,3

84,9 95,6 99,1 110,4

93,8 89,6 97,0

750

108,8

102,7

118,6

109,7

400

*)

Gefäße wurden in einem einheitlichen Bodenfeuchtebereich von 60 bis 70 % des nutzbaren Feuchtigkeitsäquivalents (nFA) durch Ergänzen mit Klarwasser gehalten **) Durch Zusatzdüngung auf 400 kg N/ha ergänzt

Tabelle 9 Der Einfluß von N-haltigem Industrieabwasser auf die Keimung (Keimtest mit Filterpapier) Bewässerungswasser

Klarwasser Havarieabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser

NH 4 Anzahl gekeimter Samen in % Konzentration A u a d a u e r n d e s WiesenRotklee

150 200 250

Weidelgras

lieschgras

100 97,7 97,7 94,6

100 89,9 71,3

100 97,5 69,5 60,3

26

KLAUS DÖRTER

J a b e l l e 10 Der Einfluß von N-haltigem Industrieabwasser auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Rotklee, Wiesenlieschgras und Ausdauerndem Weidelgras (Lehmboden) Mittlere Wachstumsgeschwindigkeit in % Klarwasser

Prozeßabwasser

Havarieabwasser

(70 mg/1 NH4)

(100 mg/1 NH4)

(300 mg/1 NH4)

(600 mg/1 NH4)

Rotklee 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs

100 100 100

86,5 91,6 84,0

97,3 93,7 89,3

92,9 74,1

80,2 57,9

-

-

100 100 100 100

77,7 91,6 90,4 86,3

91,7 84,9 50,4

79,2 45,2

53,0 30,3

—

—

-

—

—

100 100 100 100

88,7 97,0 117,0 134,1

110,8 102,3 61,2

Wiesenlieschgras 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs 4. Aufwuchs

Ausdauerndes Weidelgras 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs 4. Aufwuchs

—

102,5 74,1

64,1 41,3

—

—

—

—

Ohne auf Einzelheiten d e r f ü r sich sprechenden Phänomene der Tabellen, die an anderer Stelle ausführlich behandelt worden sind ( K R A U S E , L E I S T E E , D Ö R T E R , 1 9 7 9 ; K R A U S E , L E I S T E R , K U H N E R T , 1 9 8 1 ) , einzugehen, ergeben sich folgende Feststellungen: — Bisherige Forschungsarbeiten zur Industrieabwasserverwertung in der Landwirtschaft sind unzureichend. — Der dargestellte Versuch kann nur als ein Test f ü r weitere Forschungsarbeiten zur Prüfung der Einsatzmöglichkeiten von Industrieabwässern in der Pflanzenproduktion angesehen werden und zeigt, daß mit Ertragsdifferenzierungen durch die unterschiedlich hohen Gaben sowie verschiedenen bzw. schwankenden Konzentrationen bestimmter Abwässer zu rechnen ist.

Einige Aspekte zum landeskulturellen Nutzen des Meliorationswesens

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T a b e l l e 11 Anzahl abgestorbener Pflanzen bei Botklee, Wiesenlieschgras und Ausdauerndem Weidelgras nach Bewässerung mit N-haltigem Industrieabwasser (Lehmboden) Pflanzenart Variante Bewässerungswasser

NH4-

Anzahl abgestorbener Pflanzen in %

Konzentration mg/1

Tage nach Bewässerungsbeginn

44

56

72

78

— —

_

—

_

—

—

—

Rotklee 2 5 6 7

Prozeßabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser

70 100 300 600

15,0 80,0

20,0 80,0

20,0 80,0

5,0 40,0

7,5 1,5 82,5 95,0

10,0 20,0 87,5 100,0

10,0 65,0 100,0

—

—

—

—

—

—

— —

Wiesenlieschgras 2 5 6 7

Prozeßabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser

70 100 300 600

7,5 —

Ausdauerndes Weidelgras 2 5 6 7

Prozeßabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser Havarieabwasser

70 100 300 600

—

7,5

1,5 26,5

1,5 16,5 46,5

7,5 57,5 79,0

Variante 3 und 4: Absterben aller Pflanzen zwei bis drei Tage nach der 1. Bewässerung

— Verschiedene Kulturpflanzen reagieren mit deutlichen Unterschieden im Ertrag und in ihrer Entwicklung auf ein und dasselbe Abwasser. Jedoch erscheinen bestimmte Mengen und Konzentrationen eines Abwassers als Bewässerungswasser für bestimmte Kulturpflanzen geeignet. — Die vorliegenden Untersuchungen erfassen im übrigen nur die komplexe Wirkung eines Industrieabwassers. Die Ursachen für Ertragsminderungen, Keimschädigungen und Wachstumshemmungen können mit einer Vielzahl von Abwasserinhaltsstoffen, mit der prozeßbedingten Schwankung der Zusammensetzung des Abwassers sowie mit den schwer zu erfassenden Kombinationswirkungen von Inhaltsstoffen und evtl. vorhandenen Nebenprodukten zusammenhängen.

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KLAUS DÖRTEE

— Aussagen über die Langzeitwirkung derartiger flüssiger Abprodukte auf den Boden sind wünschenswert. — Es wäre dringend erforderlich, solche mehr oder weniger quantitativen und „grobqualitativen" Untersuchungen zu erweitern, indem die Aufmerksamkeit in erschöpfender Weise auf alle Besonderheiten des Inhaltes derartiger Abwässer in ihrer qualitativen Wirkung gerichtet werden muß. Dabei spielen die verschiedenen Böden mit der Dynamik ihrer physikalisch-chemisch-biologischen Prozesse sowie die verschiedenen Kulturpflanzenarten des Ackerlandes oder Pflanzengesellschaften des Graslandes mit ihren Wachstumsrhythmen eine Rolle. Geeignete Methoden werden hierzu notwendig sein, die auf feinste stoffliche Entitäten reagieren, welche möglicherweise über das Futter auf das Tier und über die Nahrung auf den Menschen von schädlichem Einfluß sind. — Somit sei abschließend nur noch festgestellt, daß im Meliorationswesen beachtliche Potenzen landeskulturellen Nutzens aktiviert werden können, sofern die hier Tätigen verantwortungsbewußt zu einem ökologisch orientierten Handeln im Rahmen ihrer Aufgaben bei der in unserem Lande weiterhin mit hohen Ertrags- und Leistungssteigerungen verbundenen Pflanzen- und Tierproduktion bereit sind.

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